Alfredo Olvera Gmez

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Interacción de Agua Subterránea y Agua Superficial

• Alfredo Olvera Gómez

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Objetivos

• Entender la relación y la influencia con las
  aguas superficiales
• Influencia de los Pozos de Bombeo
• Separación Hidrográfica
• Interacción Química

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Influencia de los Pozos de Bombeo
Cuando el agua es abastecida por pozos locales
cerca de los cuerpos del agua superficial, varios
escenarios hidrodinámicos son posibles.
Considérese el caso de la figura A. El panel de
descarga de la corriente no está influenciado por
la presencia de un pozo. Cuando un pozo está
activo cerca de la corriente esta no se
influencia por la presencia de un pozo de bombeo.
El cual se muestra en la figura B la atracción
del agua del pozo que normalmente podría alcanzar
la corriente, por ello el acuífero reduce la
descarga de la corriente. Sin embargo el agua de
la corriente actualmente busca este camino dentro
del pozo.
4
R
La descarga muestra la corriente no es afectada
por un pozo.
5
Se muestra la captura de una porción de agua que
normalmente podría alcanzar a la corriente, por
lo tanto se reduce la descarga hacia la corriente.
R
6
En la figura C la descarga del pozo es
suficientemente larga que no solamente reduce la
descarga de el acuífero hacia la corriente pero
actualmente atrae agua directamente de la
corriente. Bajo algunas circunstancias los pozos
localizados cerca de corrientes o ríos pueden
atraer de lado de la corriente o del río opuesto
al pozo. Tales sucesos generalmente están
asociados con los pozos de bombeo. Un caso
clásico fue el presentado en el capitulo 5 de la
figura 5.10. En está instancia el suministro
publico de los pozos de la ciudad de Wolburn
Massachusetts, localizada en el en el lado este
del río Alberjona, la atracción del agua del este
del río.
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El pozo está bombeando a una razón tal que atrae
el agua directamente de la corriente.
R
8
R
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El término conjuntivo usado para describir la
estrategia para el uso del agua superficial y el
agua subterránea en combinación para satisfacer
la demanda del uso del agua, especialmente en
irrigación. Típicamente, los pozos localizados
cerca de los ríos y el agua está directamente
cerca de la atracción de la corriente de la
instancia de un pozo dependiendo de la
disponibilidad de abastecimiento del agua
superficial. El tema conjuntivo es usado
particularmente en zonas áridas de los Estados
Unidos donde el agua está basada a ser destinada
en la doctrina de antes de asignar, la cual
puede ser libremente trasformada dentro de
primero en un tiempo es primero lo correcto
(first in time is first in right).
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La entidad que primero hace la demanda sobre el
recurso del agua es el dueño. Por lo tanto hay un
importante corolario para la estrategia legal.
Tenemos el derecho sobre el agua esta debe ser
benéficamente o razonablemente su uso sobre la
tierra identificada para su aplicación. Bajo la
doctrina antes de asignar, el derecho del
propietario del agua no puede exceder su
asignación en tiempos de bajo abatimiento de agua
superficial, los granjeros tienen el riesgo
comenzar una incapacidad adecuada de irrigación
de sus acres disponibles.
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Para minimizar la incertidumbre usualmente al
agua superficial podría variar notablemente de
temporada a temporada, dentro de una temporada,
el agua usada puede buscar desarrollarse en el
suministro de agua subterránea, por que su
abatimiento es más volátil. Mientras los niveles
de agua en los pozos varían año con año. Ellos
tienden a cambiar en largos periodos de tiempo
este es el caso de la descarga del agua
superficial. La dificultad con está estrategia
depende del factor es menos caro para la
atracción de agua directamente del cuerpo de la
superficie del agua que utiliza el agua
subterránea. El costo asociado por la
construcción de estos pozos, mantenimiento y
operación son el nacimiento de costos caros. Así
que el inversionista le gusta utilizar el agua
superficial con una posible degradación y
minimiza la dependencia del agua subterránea.
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Separación Hidrográfica
El flujo observado en una corriente de flujo o un
río es derivado de un número de fuentes. La
separación hidrográfica es la ciencia que
determina la contribución relativa de cada una de
esas fuentes. Un particular análisis detallado
está capturado en la figura 9.13 . Una
aproximación determinada para la descarga del
agua subterránea es examinando a través de la
corriente del agua, su química en conjunción con
los conocimientos de la química del agua
subterránea. Tales intentos están en la figura
9.14
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Grafica semi-logarítmica de un hidrógrafo
mostrando la separación del desempate de los
componentes
R
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R
R1
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La idea básica es reconocer la siguiente relación
9.5
Resolviendo para el agua subterránea tenemos
o
9.6
donde
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Y Ctr es la concentración total de sólido
disueltos en el total de escurrimientos, Cdr es
la concentración total de sólidos disueltos en
escurrimientos directos, Cgw es la concentración
total de escurrimiento del agua subterránea, Qtr
es el escurrimiento total, Qdr es el
escurrimiento directo, y Qgr es el escurrimiento
del agua subterránea. Para resolver la Ec. (9.6)
un número de cantidades necesarias para ser
determinadas. La cantidad de escurrimiento, Qtr,
se obtiene de la corriente de descarga
hidrográfica en algún tiempo como una muestra es
tomada para obtener la química total de
escurrimiento (Ctr). La determinación de la
concentración directa de escurrimiento, Cdr, es
una pequeña sutileza. Esto lo sabemos de la
sección 9.2.1 que durante una inundación el agua
se mueve dentro del acuífero formando un banco de
almacenamiento.
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Durante este periodo, el agua en la corriente es
esencialmente el escurrimiento directo. Así las
muestras de la corriente de flujo tomas de este
periodo podría reflejar la química directa del
escurrimiento. La química del agua subterránea
(Cgw) estuvo tomada como el valor Ctr en el menor
valor tomado de flujo en el periodo de análisis.
La razón de está suposición es que el agua
durante la baja corriente de flujo está en la
base del flujo, el cual es atribuido al agua
subterránea. En este punto tenemos medidas o
estimaciones de Ctr, Cdr, Cgw y Qtr, las cuales
nos permiten resolver para Qtr. El cálculo de
los valores los componentes del agua subterránea
de el higrógrafo para la cuenca de Fraser Brook
en Nueva Escocia determinadas usando
concentraciones de calcio y magnesio estas se
muestran en la figura 9.14.
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Interacción Química
La calidad del agua superficial puede ser
influenciada por la calidad de la descarga del
agua subterránea. Un ejemplo es el clásico
problema del regreso de flujo por irrigación. En
está situación el agua extraída de los pozos o
introducida a través de fosos es usado para la
irrigación (ver figura 9.15). Una porción de agua
aplicada para la superficie terrestre se evapora,
una porción usada es para la transpiración de las
plantas, y la sobrante entra en el agua
subterránea. A través de los procesos de
evaporación y transpiración, remueven el agua y
no los solutos, la infiltración se transforma más
concentrada con sales solubles.
19
R
20
El resultado en el agua subterránea es una
variación de grados de salinidad como se muestra
en la figura 9.15. La salinidad del agua
subterránea podría estar en comino hacia el río,
en ocasiones las descargas del agua hacia el río
que es más concentrado en sal que en la que
reside en el agua superficial. El resultado es un
incremento en la salinidad en la corriente del
agua como paso a través de las áreas de
irrigación. Un ejemplo de los cambios de la
calidad del agua que pueden ocurrir en el sistema
descrito, consideremos la extensión de 11 millas
del valle del río Arkansas suroeste de Colorado
entre la Junta y Bent-Othero. El área de interés
y la concentración de los sólidos disueltos
buscaron en el comienzo de sus investigación se
muestra en la figura 9.16.
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(No Transcript)
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Un punto de referencia respecto a las
concentraciones reportadas, es digno notar que
los valores más grandes que 500mg/L no son
generalmente recomendados para el agua potable.
En adición, para una perspectiva de irrigación,
Peterson reporta que los niveles de TDS menores
a 700mg/L son considerados seguros los TDS entre
700mg/L y 1750mg/L son considerados posiblemente
seguros, mientras que los niveles arriba de estos
son considerados peligrosos. Un comportamiento
especifico y una aproximación de los valores TDS
en el río de Arkansas cerca río arriba en la
entrada (Fort Lyon Canal) y río abajo en la
salida (línea del pueblo Bent-Otero) se muestran
en la figura 9.17. Durante este periodo, la
concentración TDS estaba considerada alta en la
entrada de interés que en la de fuera, y estaba
cerca arriba del limite de lo aceptado para la
irrigación.
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(No Transcript)
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La figura 9.16 muestra el área de agricultura la
cual cubre el acuífero del valle del municipio La
Junta, recibe precipitación natural, irrigación
de agua superficial y agua subterránea. La
calidad del agua en esas tres fuentes es
diferente. Se supone que la precipitación no
disuelve los sólidos. El agua de irrigación es
obtenida del canal de Lyon para está aplicación
es más del 50 del área y está concentración de
TDS. La irrigación es normalmente aplicada a un
campo de fosas y surcos. En general, la
irrigación del agua superficial en la parte
oeste del área estudiada. La aplicación del agua
de los pozos de irrigación se supone están
aplicados con concentración consistente con lo
que buscamos en un acuífero en el tiempo de
bombeo. Es razonable supone que el agua aplicada
refleja el porcentaje de concentración de tres
fuentes precipitación Agua del canal de Lyon y
agua del pozo
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• La cuestión ahora surge, por que el agua
  subterránea por qu el agua subterránea contiene
  altas concentraciones de TDS. Primero
  consideremos el factor que el agua total aplicada
  es cualquiera, evaporada, consumida por el
  cultivo, almacenada en la tierra, recarga del
  agua subterránea o tranferida por escurrimiento
  al río. Para obtener la estimación de la cantidad
  de recarga para el agua subterránea, las
  ecuaciones son disponibles, tienen las siguientes
  propiedades
• La razón de incremento de recarga para un
  incremento aplicado agua es igual a 1 cuando el
  total de agua aplicada excede el potencial de
  evapora-transpiración.
• Algunas de estas razones son menores que 1 cuando
  el total de agua aplicada es menor que el
  potencial de evapora-transpiración.

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• Cuando el total de agua aplicada es menor que el
  potencial de evapora-transpiración, la recarga se
  incrementa como el total de aproximación del
  potencial de evapora-transpiración.
• Esto supone que la razón de recarga no excede la
  capacidad de infiltración de la tierra.
• Los resultados calculados determinan que la
  recarga dentro del área estudiada fue del 32 del
  total de agua aplicada durante un año de estudio.
  Los valores registrados se muestran en la figura
  9.18.

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(No Transcript)
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La clave para observar en la búsqueda de nuestra
meta de no entender la química del agua la
concentración de sólidos disueltos de la recarga
del agua puede ser calculada suponiendo que la
masa total de la disolución en la recarga del
agua es que en algunos como en el total de agua
aplicada. Así hay un incremento en la
concentración de la recarga del agua que es
directamente proporcional al decremento en el
volumen del agua aplicada debido a la
evapora-transpiración por que la recarga del
agua es alta en la concentración que reside en el
agua subterránea, la concentración de TDS en el
agua subterránea se incrementa. En resumen el
incremento observado en la concentración del agua
subterránea de TDS, y la concentración de
contaminante en el río son debido a las fuentes
corriente arriba y la concentraciones de TDS de
la evapora-transpiración.
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Mientras que las actividades agrícolas podrían
impactar la calidad del agua superficial,
peligrosas pueden jugar un rol. Un ejemplo de lo
que puede ocurrir es suceso del suministro, en la
figura 9.19